提高控制系統靜電放電抗擾度的幾個(gè)問(wèn)題

一個(gè)人體在自由空間中的電容約為50pF。除此以外，人體電容還包括腳底與地面之間的電容(約100pF)。如果人體接近墻壁等周?chē)哪承┪矬w，還會(huì )增加50～100pF的電容。所以人體電容等于
人體自由空間電容與平板電容之和，大小在50～250pF之間變化。人體電容也可用下列經(jīng)驗公式表示：

　　C=0.55H+0.008KA/t(pF)

　　(1)                    

　　式中：

　　H--人體高度(cm)；

　　K--鞋底材料的介電常數；

　　A--兩只鞋底的總面積(cm2)；

　　t--鞋底厚度(cm)。
      人體的靜電放電模型。電荷儲存在人體電容中，并通過(guò)一個(gè)等效的人體電阻產(chǎn)生放電。(該靜電模型沒(méi)有考慮人體電感的大小，但是電感對確定放電電流的上升沿時(shí)間有決定性的影響，應當將它計算進(jìn)來(lái)。設法減小該電感的大小是設計ESD測試儀器的主要難題之一，該電感的大小應小于0.1μH)。

一、儀表和控制系統人機界面面板材質(zhì)的選擇
      既然人體是*主要的靜電放電源頭，所以?xún)x表和控制系統人機界面面板材質(zhì)的選擇就顯得十分重要。如果帶電的人體通過(guò)接觸使儀表和控制系統人機界面的面板攜帶電荷，那么面板上的放電應該通過(guò)面板表面緩慢進(jìn)行，以限制電流，防止損壞。表示這一特性有一個(gè)重要參數--衰減時(shí)間τ，它可表示為：

　　τ=ερ                (3)                      

　　式中：ε--材料的介電常數；

　　ρ--材料的表面電阻率(Ω/m2)。

其中ρ的變化范圍要遠遠大于ε的變化范圍(ε值一般為2～11，相差僅5倍，而ρ的大小要相差1010倍)所以對衰減時(shí)間τ起主要作用的是材料的表面電阻率ρ。
     
靜電絕緣材料不能耗散電荷，在靜電敏感環(huán)境中嚴禁使用。與靜電導體相比，靜電耗散材料的耗散電荷的速度很慢，很**。接地的靜電耗散材料也可用于防止靜電積累，

一旦物體帶電，也可以**地泄放這些電荷。

      目前，*常用的面板材質(zhì)有聚碳酸酯(PC)和尼龍(PA)等。

從靜電防護要求上來(lái)看，尼龍66似乎要優(yōu)于其他。但是面板材質(zhì)的選擇，還必須考慮機械加工性能和化學(xué)穩定性。再則，即便是同樣一種材料，不同制造商提供的其

表面電阻率的大小也有所不一。所以，當考慮了機械加工性能和化學(xué)穩定性后，如表面電阻率不滿(mǎn)足要求時(shí)，可以采取如下措施：

(1)在原材料中加防靜電添加劑；

(2)因為靜電是僅發(fā)生在材料表面上的現象，所以可在面板表面涂層(包括在金屬面板上覆蓋一層涂層)，使表面電阻率符合要求。

 

二、儀表和控制系統的信號地與保護地必須分開(kāi)
 

為防止儀表控制系統和電路不受靜電放電的干擾和破壞，在常見(jiàn)的防護方法中，有幾種和靜電放電電流的泄放路徑相關(guān)。
 

1. 金屬火花吸收器
 

在設計面板時(shí)應當遵循這樣一條原則：靜電放電電流能夠直接到地，而不會(huì )流過(guò)敏感的電路或器件。若是使用絕緣鍵盤(pán)，那么可以在鍵盤(pán)與電路之間使用金屬火花吸收

器，為靜電放電電流提供可選擇的泄放路徑。
 

2. 印刷線(xiàn)路板上的保護環(huán)
 

操作人員將印刷線(xiàn)路板插拔到母板上去的動(dòng)作是產(chǎn)生靜電損傷問(wèn)題的一個(gè)常見(jiàn)原因。為此，可沿電路板的邊緣設計一個(gè)保護環(huán)，并將該保護環(huán)接地。
 

由此可見(jiàn)，無(wú)論是金屬火花吸收器，或是印刷線(xiàn)路板上的保護環(huán)，乃至用金屬屏蔽體將電路屏蔽接地，為避免靜電放電電流不流過(guò)或靠近敏感的電路或器件，在同一個(gè)

設備上必須分別設置信號地和保護地，而且應盡量拉開(kāi)它們之間的耦合距離。靜電放電電流(包括雷電波和開(kāi)關(guān)啟/停的浪涌電流)只能通過(guò)保護地進(jìn)行泄放。